Алгоритм расчета показателей энергоэффективности оборудования нефтегазодобывающего предприятия

ЦЕЛЬ. Рассмотреть особенности системы электроснабжения нефтегазодобывающего комплекса. Разработать алгоритм формирования баланса электроэнергии для расчета доли потребления каждым из технологических процессов, анализа потерь мощности и определения причин небаланса. Адаптировать метод параметрической идентификации вращающихся электрических машин в
эксплуатационных режимах для дальнейшей оценки показателей энергоэффективности. Встроить принцип адресности в алгоритм расчета удельного расхода электроэнергии оборудования. Разработать визуализацию прототипа программного обеспечения для мониторинга и контроля показателей энергоэффективности нефтегазодобывающего предприятия.

МЕТОДЫ. Задача формирования математической модели решается методами идентификации параметров оборудования по замерам режимных параметров. Для расчета установившегося режима применяется метод узловых напряжений с формированием системы уравнений и матрицы адресности для трассировки потоков мощности.

РЕЗУЛЬТАТЫ. В статье предложен алгоритм расчета показателей энергоэффективности оборудования нефтегазодобывающего предприятия. Алгоритм основан на обработке и анализе фактических данных от установленных на предприятии средств учета электропотребления. Анализ данных электропотребления на месторождении в совокупности с показателями добычи нефти, позволит выявить наиболее эффективный режим работы оборудования. Алгоритм расчета удельного расхода электроэнергии рассмотрен на примере типовой иерархии приборов учета на месторождении с детальным описанием процедуры распределения потребляемой электроэнергии между агрегатами. Далее в статье рассмотрена возможность применения принципа адресности потокораспределения в задачах снижения потерь мощности в сети. Представлена методика идентификации параметров схемы замещения оборудования для оценки энергоэффективности и контроля режимных параметров с указанием проблемных узлов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Рассмотренный в статье алгоритм внедрен в информационную систему центра управления добычей на месторождении как дополнительный модуль по оценке энергоэффективности. Отклонение фактических значений показателей от нормативных является индикатором нарушений в работе оборудования. Выявление отклонений позволяет сформировать оптимальный список организационных и технических мероприятий по регулированию электропотребления и повышения энергоэффективности предприятия.

1. Пучкина Л.Д. Направления повышения эффективности предприятий нефтегазовой отрасли (ВИНК) // Труды VIII международной научно-практической конференции «Современные тенденции и инновации в науке и производстве»; 03-04 апреля 2019 г. С. 294.1-294.7.

2. Воробьев А.Е., Хоноре Т., Воробьев К.А. Цифровизация нефтяной промышленности: интеллектуальный нефтепромысел // Вестник евразийской науки. 2018. №.3 (10). C. 1-16.

3. Сергеев В.Л., Фыонг Н.Т.Х. Модели и алгоритмы адаптивной интерпретации результатов комбинированных газогидродинамических исследований интеллектуальных скважин // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2018. №. 10 (329). C. 67-75.

4. Жидков Е.О., Катышева Е.Г. Применение инструментов интеллектуального месторождения для управления рисками и оптимизации затрат при бурении нефтяных скважин // Кластеризация цифровой экономики: Глобальные вызовы. 2020. С. 98-111.

5. Рясный А.Г., Савенок О.В. Анализ текущего состояния и контроль за разработкой Находкинского месторождения // Материалы V Международной научнопрактической конференции Булатовские чтения, 2021. C. 225-233.

6. Ефимова И.Ю., Гусева Е.Н., Варфоломеева Т.Н. и др. Управление транспортными потоками медного месторождения с использованием имитационного моделирования на основе программы АРЕНА // Фундаментальные исследования. 2019. №.3. С. 35-40.

7. Еремин Н.А., Столяров В.Е. О цифровизации процессов газодобычи на поздних стадиях разработки месторождений // Научные труды НИПИ Нефтегаз ГНКАР. 2020. №.1. С. 59-69.

8. Быкова В.Н., Ким Е., Гаджиалиев М.Р. и др. Применение цифрового двойника в нефтегазовой отрасли // Актуальные проблемы нефти и газа. 2020. №. 1(28). C. 1-11.

9. Wanasinghe TR., Wroblewski L., Petersen BK. et al. Digital twin for the oil and gas industry: Overview, research trends, opportunities, and challenges // IEEE Access. 2020. Vol. 8. С. 104175-104197. doi: 10.1109/ACCESS.2020.2998723

10. LaGrange E. Developing a digital twin: The roadmap for oil and gas optimization // SPE Offshore Europe Conference and Exhibition, 3–6 Sept. 2019, Aberdeen, UK, 2019. doi: 10.2118/195790-MS

11. Pinto SC., Villeneuve E., Masson D. et al. Digital twin design requirements in downgraded situations management // 17th IFAC Symposium on Information Control Problems in Manufacturing, June 2021, Budapest, Hungary, 2021. pp. 1-6.

12. Fernandes TL., Baldo CR., Donatelli GD. The concept of digital twin used to investigate geometrical variations in the production of pipe spools // Advances in Industrial and Manufacturing Engineering. 2021. pp. 1-12. doi: 10.1016/j.aime.2021.100054.

13. Данилов М.И., Романенко И.Г. Оперативный расчет потерь электроэнергии в сети с неизвестными параметрами в АИИС КУЭ // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2020. №22(5). С.116-127.

14. Гамм А.З., Голуб И.И., Батюнин А.В. и др. Узловые средневзвешенные цены на электроэнергию // Электричество. 2005. №.10. С. 17-24.

15. Wu NQ., Li ZW., Qu T. Energy efficiency optimization in scheduling crude oil operations of refinery based on linear programming // Journal of Cleaner Production. 2017. Vol. 166. pp. 49-57. doi: 10.1016/j.jclepro.2017.07.222.

16. Nguyen TV., Barbosa YM., da Silva JA., et al. A novel methodology for the design and optimisation of oil and gas offshore platforms // Energy. 2019, Vol. 185, pp. 158-175. doi: 10.1016/j.energy.2019.06.164.

17. Романова В.B., Хромов С.В., Суслов К.В. Анализ воздействующих факторов, влияющих на эксплуатационную надёжность низковольтных асинхронных электродвигателей // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2021. №3(23). С. 95-104.

18. Байкова Л.Р., Гаррис Н.А. Алгоритм расчета показателей энергоэффективности оборудования систем поддержания пластового давления // Нефтегазовое дело. 2018. №.2(16). С. 61-66.

19. Федоров О.В., Семёнов А.С., Егоров А.Н., и др. Технико-экономическое обоснование внедрения системы непрерывного мониторинга показателей качества электроэнергии на объектах горных предприятий // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2016. №9(10). С. 91-97.